(57)【要約】【課題】信頼性の高い半導体装置及びその製造方法、回路基板並びに電子機器を提供することにある。【解決手段】半導体装置は、電極１４と、電極１４が形成された面の電極１４よりも外側の領域にすべての電極１４を囲むように一体的に形成された囲繞部材１６と、パッシベーション膜１８とを有する、集積回路１２が形成された半導体基板１０を有する。半導体装置は、半導体基板１０の電極１４が形成された面の中央部に電極１４を避けて形成された第１の樹脂部２０と、半導体基板１０の電極１４が形成された面に囲繞部材１６と平面的に重なる領域を避けて配置されてなる、すべての電極１４を囲むように一体的に形成された第２の樹脂部２５と、電極１４に電気的に接続された配線３０と、第１の樹脂部２０と配線３０との上から第２の樹脂部２５を覆うように形成された樹脂層４０と、を有する。【選択図】        図１
2005019809.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
内部に電気的に接続された電極と、前記電極が形成された面の前記電極よりも外側の領域にすべての前記電極を囲むように一体的に形成された囲繞部材と、それぞれの前記電極の少なくとも一部を露出させるように前記電極及び前記囲繞部材を覆うパッシベーション膜とを有する、集積回路が形成された半導体基板と、
前記半導体基板の前記電極が形成された面の中央部に、前記電極を避けて形成された第１の樹脂部と、
前記半導体基板の前記電極が形成された面に前記囲繞部材と平面的に重なる領域を避けて配置されてなる、すべての前記電極を囲むように一体的に形成された第２の樹脂部と、
前記電極に電気的に接続され、前記第１の樹脂部上にランドを有する配線と、
前記第１の樹脂部と前記配線との上から前記第２の樹脂部を覆うように形成された樹脂層と、を有する半導体装置。
【請求項２】
請求項１記載の半導体装置において、
前記第２の樹脂部は、前記電極を避けて形成されてなる半導体装置。
【請求項３】
請求項１又は請求項２記載の半導体装置において、
前記第１の樹脂部と前記第２の樹脂部とは、同じ高さである半導体装置。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれかに記載の半導体装置において、
前記第１の樹脂部と前記第２の樹脂部とは、同じ材料で形成されてなる半導体装置。
【請求項５】
請求項１から請求項４のいずれかに記載の半導体装置が実装された回路基板。
【請求項６】
請求項１から請求項４のいずれかに記載の半導体装置を有する電子機器。
【請求項７】
内部に電気的に接続された電極と、前記電極が形成された面の前記電極よりも外側の領域にすべての前記電極を囲むように一体的に形成された囲繞部材と、それぞれの前記電極の少なくとも一部を露出させるように前記電極及び前記囲繞部材を覆うパッシベーション膜とを有する、集積回路が形成された半導体基板を用意すること、
前記半導体基板の前記電極が形成された面の中央部に、第１の樹脂部を、前記電極を避けて形成すること、
前記半導体基板の前記電極が形成された面に前記囲繞部材と平面的に重なる領域を避けて、第２の樹脂部を、すべての前記電極を囲むように一体的に形成すること、
前記電極に電気的に接続し、前記第１の樹脂部上にランドを有するように配線を形成すること、及び、
前記第１の樹脂部と前記配線との上から、前記第２の樹脂部を覆うように樹脂層を形成することを含む半導体装置の製造方法。
【請求項８】
請求項７記載の半導体装置の製造方法において、
前記第２の樹脂部を、前記電極を避けて形成する半導体装置の製造方法。
【請求項９】
請求項７又は請求項８記載の半導体装置の製造方法において、
前記第１の樹脂部と前記第２の樹脂部とを、一括して形成する半導体装置の製造方法。
【請求項１０】
請求項７から請求項９のいずれかに記載の半導体装置の製造方法において、
前記第１の樹脂部と前記第２の樹脂部とを、同じ高さに形成する半導体装置の製造方法。
【請求項１１】
請求項７から請求項１０のいずれかに記載の半導体装置の製造方法において、
前記第１の樹脂部と前記第２の樹脂部とを、同じ材料で形成する半導体装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体装置及びその製造方法、回路基板並びに電子機器に関する。
【０００２】
【従来の技術】
【０００３】
【特許文献１】
国際公開００／５５８９８号パンフレット
【０００４】
【発明の背景】
半導体装置のパッケージとして、ＣＳＰ（チップスケール／サイズパッケージ）の普及率が高まってきている。また、パッケージをウエハレベルで製造する技術（ウエハレベルパッケージ）が開発されている。この方法で製造されたパッケージ（例えばウエハレベルＣＳＰ）は、外部寸法が半導体チップ寸法になっているため、従来のパッケージとは構造が異なっているが、従来のパッケージと同等又はそれ以上の信頼性が要求される。
【０００５】
本発明の目的は、信頼性の高い半導体装置及びその製造方法、回路基板並びに電子機器を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
（１）本発明に係る半導体装置は、内部に電気的に接続された電極と、前記電極が形成された面の前記電極よりも外側の領域にすべての前記電極を囲むように一体的に形成された囲繞部材と、それぞれの前記電極の少なくとも一部を露出させるように前記電極及び前記囲繞部材を覆うパッシベーション膜とを有する、集積回路が形成された半導体基板と、
前記半導体基板の前記電極が形成された面の中央部に、前記電極を避けて形成された第１の樹脂部と、
前記半導体基板の前記電極が形成された面に前記囲繞部材と平面的に重なる領域を避けて配置されてなる、すべての前記電極を囲むように一体的に形成された第２の樹脂部と、
前記電極に電気的に接続され、前記第１の樹脂部上にランドを有する配線と、
前記第１の樹脂部と前記配線との上から前記第２の樹脂部を覆うように形成された樹脂層と、を有する。本発明によれば、半導体装置は第２の樹脂部を有する。そして、樹脂層は第２の樹脂部を覆うように形成されてなる。これによると、樹脂層が収縮することにより発生する力は、第２の樹脂部に吸収される。そのため、樹脂層の収縮による影響を受けにくい、信頼性の高い半導体装置を提供することができる。
（２）この半導体装置において、
前記第２の樹脂部は、前記電極を避けて形成されていてもよい。これによれば、電気的な信頼性の高い半導体装置を提供することができる。
（３）この半導体装置において、
前記第１の樹脂部と前記第２の樹脂部とは、同じ高さであってもよい。
（４）この半導体装置において、
前記第１の樹脂部と前記第２の樹脂部とは、同じ材料で形成されていてもよい。
（５）本発明に係る回路基板には、上記半導体装置が実装されてなる。
（６）本発明に係る電子機器は、上記半導体装置を有する。
（７）本発明に係る半導体装置の製造方法は、内部に電気的に接続された電極と、前記電極が形成された面の前記電極よりも外側の領域にすべての前記電極を囲むように一体的に形成された囲繞部材と、それぞれの前記電極の少なくとも一部を露出させるように前記電極及び前記囲繞部材を覆うパッシベーション膜とを有する、集積回路が形成された半導体基板を用意すること、
前記半導体基板の前記電極が形成された面の中央部に、第１の樹脂部を、前記電極を避けて形成すること、
前記半導体基板の前記電極が形成された面に前記囲繞部材と平面的に重なる領域を避けて、第２の樹脂部を、すべての前記電極を囲むように一体的に形成すること、
前記電極に電気的に接続し、前記第１の樹脂部上にランドを有するように配線を形成すること、及び、
前記第１の樹脂部と前記配線との上から、前記第２の樹脂部を覆うように樹脂層を形成することを含む。本発明によれば、半導体装置には第２の樹脂部が形成される。そして、樹脂層は第２の樹脂部を覆うように形成される。これによると、樹脂層が収縮することにより発生する力を、第２の樹脂部に吸収させることが可能な、信頼性の高い半導体装置を製造することができる。
（８）この半導体装置の製造方法において、
前記第２の樹脂部を、前記電極を避けて形成してもよい。これによれば、電気的な信頼性の高い半導体装置を製造することができる。
（９）この半導体装置の製造方法において、
前記第１の樹脂部と前記第２の樹脂部とを、一括して形成してもよい。これによれば、半導体装置の製造効率を高めることができる。
（１０）この半導体装置の製造方法において、
前記第１の樹脂部と前記第２の樹脂部とを、同じ高さに形成してもよい。
（１１）この半導体装置の製造方法において、
前記第１の樹脂部と前記第２の樹脂部とを、同じ材料で形成してもよい。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を適用した実施の形態について図面を参照して説明する。ただし、本発明は、以下の実施の形態に限定されるものではない。図１及び図２は、本発明を適用した実施の形態に係る半導体装置を説明するための図である。ここで、図１は、本発明を適用した実施の形態に係る半導体装置１の断面の一部拡大図である。また、図２は、説明のために配線３０、樹脂層４０及び外部端子５０を取り除いた半導体装置の平面図である。
【０００８】
本実施の形態に係る半導体装置は、半導体基板１０を有する。半導体基板１０の材料は特に限定されないが、例えばシリコンであってもよい。半導体基板１０は、半導体チップであってもよい（図２参照）。半導体チップの平面形状は矩形であることが一般的であるが、これに限られるものではない。ただし、半導体基板は、半導体ウエハであってもよい。
【０００９】
図１に示すように、半導体基板１０には、１つ又は複数の（半導体チップには１つの、半導体ウエハには複数の）集積回路１２が形成されている。集積回路１２は、半導体基板１０の一方の面側に形成されていてもよい。
【００１０】
半導体基板１０は、電極１４を有する。電極１４は、半導体基板１０の内部に電気的に接続されていてもよい。電極１４は、集積回路１２に電気的に接続されていてもよい。あるいは、集積回路１２に電気的に接続されていない電極を、電極１４としてもよい。電極１４は、半導体基板１０の平行な２辺に沿って配列されていてもよいし（図３参照）、４辺に沿って配列されていてもよい。電極１４は、半導体基板１０の端部付近に配置されていてもよく、中央部付近に配置されていてもよい。なお、半導体基板１０には、１つの集積回路１２に対して、複数の電極１４が形成されていてもよい。電極１４の材料は特に限定されないが、例えばＡｌであってもよい。
【００１１】
半導体基板１０は、囲繞部材１６を有する。ここで、囲繞部材１６は、半導体基板１０と後述するパッシベーション膜１８との間に浸入する水分が、半導体基板１０の素子領域に到達することを防止する役割を果たすものである。囲繞部材１６によって、半導体装置の信頼性を高めることができる。囲繞部材１６は、半導体基板１０の電極１４が形成された面の電極１４よりも外側の領域に形成されてなる（図１及び図２参照）。囲繞部材１６は、すべての電極１４を囲むように形成されている。詳しくは、囲繞部材１６は、１つの集積回路１２に対応して形成された一群の電極１４のすべてを囲むように形成されている（図２参照）。半導体基板として、複数の集積回路を有する半導体ウエハを用意する場合、半導体基板は、各集積回路に対応した複数の囲繞部材１６を有することになる。囲繞部材１６は、一体的に形成されていることが一般的である。囲繞部材１６の材料は特に限定されず、例えばＡｌであってもよい。囲繞部材１６は、電極１４を形成する工程で、これと同時に形成してもよく、このとき、電極１４と同じ材料で形成してもよい。
【００１２】
半導体基板１０は、パッシベーション膜１８を有する。パッシベーション膜１８は、半導体基板１０の表面（電極１４が形成された面）を保護するための絶縁保護膜である。パッシベーション膜１８は、半導体基板１０の表面（電極１４が形成された面）に形成されている。パッシベーション膜１８は、それぞれの電極１４の少なくとも一部を露出させるように、電極１４及び囲繞部材１６を覆っている。パッシベーション膜１８は、例えば、ＳｉＮ、ＳｉＯ２、ポリイミド樹脂等で形成されていてもよい。
【００１３】
本実施の形態に係る半導体装置は、第１の樹脂部２０を有する。第１の樹脂部２０は、半導体基板１０の電極１４が形成された面の中央部に形成されてなる。第１の樹脂部２０は、電極１４を避けて形成されてなる。第１の樹脂部２０は、図１に示すように、パッシベーション膜１８上に形成されていてもよい。第１の樹脂部２０の材料は特に限定されないが、例えば、ポリイミド樹脂、シリコーン変性ポリイミド樹脂、エポキシ樹脂、シリコーン変性エポキシ樹脂、ベンゾシクロブテン（ＢＣＢ；ｂｅｎｚｏｃｙｃｌｏｂｕｔｅｎｅ）、ポリベンゾオキサゾール（ＰＢＯ；ｐｏｌｙｂｅｎｚｏｘａｚｏｌｅ）等の樹脂であってもよい。
【００１４】
本実施の形態に係る半導体装置は、第２の樹脂部２５を有する。第２の樹脂部２５は、半導体基板１０の電極１４が形成された面に、囲繞部材１６と平面的に重なる領域を避けて配置されてなる。図２に示すように、第２の樹脂部２５は、すべての電極１４を囲むように一体的に形成されてなる。詳しくは、第２の樹脂部２５は、１つの集積回路１２に対応して形成された一群の電極１４のすべてを囲むように形成されている。半導体基板として、複数の集積回路を有する半導体ウエハを用意する場合、半導体基板は、各集積回路に対応した複数の第２の樹脂部２５を有することになる。図１及び図２に示すように、第２の樹脂部２５は、囲繞部材１６の内側に形成されていてもよい。本実施の形態では、半導体装置は、後述するように、第２の樹脂部２５を覆うように形成された樹脂層４０を有する。樹脂層４０は、第２の樹脂部２５を覆うように形成されるため、第２の樹脂部２５が囲繞部材１６の内側に形成されている場合、樹脂層４０の形成領域を小さくすることができる。すなわち、樹脂層４０を半導体基板１０の端部から離して形成することができる。これにより、樹脂部４０の収縮応力が半導体基板１０の端面にかからないようにすることができ、信頼性の高い半導体装置を提供することができる。ただしこれとは別に、第２の樹脂部２５は、囲繞部材１６の外側に形成されていてもよい（図示せず）。また、第２の樹脂部２５は、パッシベーション膜１８の形成領域内に形成されていてもよく、パッシベーション膜１８の外側に至るように形成されていてもよい。図１及び図２に示すように、第２の樹脂部２５は、電極１４を避けて形成されていてもよい。詳しくは、第２の樹脂部２５は、電極１４におけるパッシベーション膜１８から露出した部分と接触しないように形成されていてもよい。これにより、電極１４上に水分が入り込みにくくなり、電気的な信頼性の高い半導体装置を提供することができる。第２の樹脂部２５は、第１の樹脂部２０と同じ高さであってもよい。なお、ここでいう「高さ」とは、半導体基板１０の表面（電極１４が形成された面）からの高さを指す。第２の樹脂部２５の材料は特に限定されるものではなく、第１の樹脂部２０の説明で挙げた材料のいずれかを適用してもよい。第１の樹脂部２０と第２の樹脂部２５とは、同じ材料で形成されていてもよい。
【００１５】
図１に示すように、本実施の形態に係る半導体装置は、配線３０を有する。配線３０は、複数本形成されることが一般的である。配線３０は、一層又は複数層で形成されていてもよい。配線３０の材料は特に限定されないが、例えばＣｕで形成された層を有してもよい。配線３０は、電極１４に電気的に接続されてなる。配線３０は、電極１４におけるパッシベーション膜１８から露出した部分の全てを覆っていてもよい。配線３０は、電極１４から第１の樹脂部２０の上面（パッシベーション膜１８とは反対側の面）に至るように形成されてなる。配線３０は、第１の樹脂部２０上にランド３２を有する。ランド３２は、配線３０の一部である。すなわち、配線３０は、ランド３２と、ランド３２と電極１４とを電気的に接続するラインとを含む。ランド３２は、配線３０のラインよりも幅が広くなっていてもよい。ランド３２の平面形状は特に限定されないが、例えば円形であってもよい。第１の樹脂部２０の上面には、複数のランド３２が形成されていてもよい。配線３０は、ラインの少なくとも一部が第１の樹脂部２０の上面に至るように形成されていてもよい。
【００１６】
図１に示すように、本実施の形態に係る半導体装置は、樹脂層４０を有する。樹脂層４０を、ソルダーレジストと称してもよい。樹脂層４０は、第１の樹脂部２０と配線３０との上から、第２の樹脂部２５を覆うように形成されてなる。樹脂層４０は、図１に示すように、囲繞部材１６よりも内側の領域に形成されていてもよい。樹脂層４０を囲繞部材１６よりも内側の領域に形成することで、樹脂層４０の形成領域を小さくすることができる。すなわち、樹脂層４０を半導体基板１０の端部から離して形成することができる。これにより、樹脂層４０の収縮応力が半導体基板１０の端面にかからないようにすることができ、信頼性の高い半導体装置を提供することができる。なお、このとき、第２の樹脂部２５は、囲繞部材１６の内側に形成されてなる。ただしこれとは別に、樹脂層４０は、囲繞部材１６とオーバーラップする部分を有するように形成されていてもよい（図示せず）。また、樹脂層４０は、図１に示すように、パッシベーション膜１８の形成領域内に形成されていてもよい。あるいは、樹脂層４０は、パッシベーション膜１８の外側に至るように形成されていてもよい。
【００１７】
樹脂層４０は開口４２を有してもよい。開口４２は、それぞれのランド３２の少なくとも一部を露出させる。開口４２からランド３２を露出させることで、後述する外部端子５０とランド３２との電気的な接続を図ることができる。例えば、ランド３２の中央部を開口４２から露出させ、ランド３２の周縁部を覆うように、樹脂層４０を形成してもよい。
【００１８】
図１に示すように、本実施の形態に係る半導体装置は、外部端子５０を有してもよい。外部端子５０は、ランド３２に設けられてなる。外部端子５０は、樹脂層４０の開口４２の内側を通るように形成される。このとき、外部端子５０における開口４２内に配置される部分を、根元部５２と称してもよい。外部端子５０は、導電性を有する金属（例えば合金）であって、溶融させて電気的な接続を図るもの（例えばハンダ）である。外部端子５０は、軟ろう（ｓｏｆｔ  ｓｏｌｄｅｒ）又は硬ろう（ｈａｒｄ  ｓｏｌｄｅｒ）のいずれで形成されてもよい。外部端子５０は、球状をなしてもよく、例えばハンダボールであってもよい。
【００１９】
本発明を適用した実施の形態に係る半導体装置１は、以上のように構成されてなる。通常、半導体装置の製造工程や、半導体装置をマザーボード等に実装する工程において、半導体装置には熱が加えられる。この影響で、樹脂層（ソルダーレジスト）が収縮し、パッシベーション膜や、半導体基板に力がかかることがあった。ところで、本発明を適用した実施の形態に係る半導体装置１は、第２の樹脂部２５を有し、そして、樹脂層４０（ソルダーレジスト）は、第２の樹脂部２５を覆うように形成されてなる。これにより、樹脂層４０の収縮により発生する応力を、第２の樹脂部２５によって吸収させることが可能となる。そのため、樹脂層４０の収縮応力の影響を受けにくい、信頼性の高い半導体装置を提供することができる。なお、図３には、本発明を適用した実施の形態に係る半導体装置１が実装された回路基板１０００を示す。また、本発明を適用した実施の形態に係る半導体装置を有する電子機器として、図４にはノート型パーソナルコンピュータが、図５には、携帯電話が、それぞれ示されている。
【００２０】
以下、本発明を適用した実施の形態に係る半導体装置１の製造方法を説明する。半導体装置１の製造方法は、半導体基板１０を用意することを含む。半導体基板１０は、既に説明した内容のいずれかを適用してもよい。例えば、半導体基板１０は、電極１４と囲繞部材１６とパッシベーション膜１８とを有し、集積回路１２が形成されてなる。
【００２１】
半導体装置１の製造方法は、半導体基板１０の電極１４が形成された面の中央部に、第１の樹脂部２０を、電極１４を避けて形成することを含む。半導体装置１の製造方法は、半導体基板１０の電極１４が形成された面に囲繞部材１６と平面的に重なる領域を避けて、第２の樹脂部２５を、すべての電極１４を囲むように一体的に形成することを含む。ここで、第１の樹脂部２０及び第２の樹脂部２５は、既に公知となっているいずれかの方法によって形成してもよい。これらは、異なる工程で形成してもよく、あるいは、一括して形成してもよい。第１の樹脂部２０及び第２の樹脂部２５を一括して形成することで、半導体装置の製造効率を高めることができる。第１の樹脂部２０及び第２の樹脂部２５は、例えば、半導体基板１０の表面（電極１４が形成された面）の全面に樹脂の層を形成し、その後、露光及び現像する工程を経て形成してもよい。マスクのパターンを調整することで、第１の樹脂部２０と第２の樹脂部２５とを一括して形成してもよい。ただし、これとは別に、例えばスクリーン印刷法等を適用して、第１の樹脂部２０及び第２の樹脂部２５を形成してもよい。
【００２２】
半導体装置１の製造方法は、電極１４に電気的に接続し、第２の樹脂部２５上にランド３２を有するように配線３０を形成することを含む。配線３０は、既に公知となっているいずれかの方法を適用して形成してもよい。
【００２３】
半導体装置１の製造方法は、第１の樹脂部２０と配線３０との上から、第２の樹脂部２５を覆うように樹脂層４０を形成することを含む。樹脂層４０は、開口４２を有するように形成してもよい。
【００２４】
半導体装置１の製造方法は、外部端子５０を形成することを含んでもよい。そして、図示しない根元補強材を形成する工程や、半導体基板を半導体ウエハで用意した場合には、これを個片に切り出す工程を経て、半導体装置１を製造してもよい。なお、半導体装置の製造方法として、半導体装置１の構成の説明で記載した内容から導き出せるいずれかの事項を適用してもよい。
【００２５】
なお、本発明は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。例えば、本発明は、実施の形態で説明した構成と実質的に同一の構成（例えば、機能、方法及び結果が同一の構成、あるいは目的及び効果が同一の構成）を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成の本質的でない部分を置き換えた構成を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成と同一の作用効果を奏する構成又は同一の目的を達成することができる構成を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成に公知技術を付加した構成を含む。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明を適用した実施の形態に係る半導体装置を説明するための図である。
【図２】図２は、本発明を適用した実施の形態に係る半導体装置を説明するためのである。
【図３】図３は、本発明を適用した実施の形態に係る半導体装置が実装された回路基板を示す図である。
【図４】図４は、本発明を適用した実施の形態に係る半導体装置を有する電子機器を示す図である。
【図５】図５は、本発明を適用した実施の形態に係る半導体装置を有する電子機器を示す図である。
【符号の説明】
１０  半導体基板、  １２  集積回路、  １４  電極、  １６  囲繞部材、１８  パッシベーション膜、  ２０  第１の樹脂部、  ２５  第２の樹脂部、３０  配線、  ３２  ランド、  ４０  樹脂層、  ５０  外部端子
【図１】
2005019809.tif 000003
【図２】
2005019809.tif 000004
【図３】
2005019809.tif 000005
【図４】
2005019809.tif 000006
【図５】
2005019809.tif 000007